Mecanizado CNC

¿Qué es una estrategia de mecanizado?

Una estrategia en mecanizado es un conjunto de directrices que nos llevan a elegir un tipo de trayectorias para eliminar el material y, por tanto, mecanizar una pieza tal como se desea.

¿Qué factores debemos considerar para elegir una trayectoria u otra?

La elección de una trayectoria u otra no depende de un único factor, sino que hay varios que debemos considerar. Aquí la experiencia juega un papel muy importante.

  1. Hay que considerar la geometría de la pieza, pues dependiendo de los bordes de la misma, o de las superficies que conforman la pieza, debemos usar una u otra estrategia.
  2. Las herramientas juegan un papel fundamental. Dependiendo de éstas podremos trabajar con unas trayectorias más amplias, más estrechas o aplicar mayor o menor número de pasadas. Cuanto mayor sea la variedad de herramientas que tenemos en el taller, mejor podremos ajustar la trayectoria y conseguir la óptima.
  3. La máquina es vital a la hora de calcular la trayectoria. Dependiendo de si trabajamos con tres o cinco ejes podremos operar de una manera más precisa o de una manera mucho más lenta.
  4. El tipo de mecanizado que queremos realizar, pues cada operación tiene un fin concreto.
    1. Desbaste: operación rápida y de muy baja precisión cuyo objetivo principal es eliminar el material sobrante. Es el primer paso cuando mecanizamos una pieza.
    2. Acabado: Operación de alta precisión cuyo objetivo es terminar la mayor parte de la superficie final de la pieza.
    3. Refinado: Es la última operación. Su ritmo de ejecución es muy lento y se realiza con herramientas de pequeño tamaño.

Todo esto anterior nos sirve para trabajar o decidir el tipo de trayectoria que deseamos escoger.

¿Qué tipo de generación de trayectorias hay?

  1. Generación automática de trayectorias. Muchos sistemas permiten calcular las trayectorias de manera automática, siguiendo los parámetros fiajdos por software. Este modo no es recomendabla ya que dejan al azar muchos parámetros y sus usuarios suelen ser inexpertos que confían en una solución muy aproximada, en ningun caso óptima.
  2. Generación manual de trayectorias. Es utilizada por usuarios expertos. De su experiencia depende la selección de una u otra trayectoria, lo que requiere conocimientos amplios, tanto de mecanizado como de la máquina que esté utilizando.
  3. Generación semiautomática de trayectorias. Es un nivel intermedio y siempre debemos verlo como tal. El objetivo es conseguir definir las trayectorias por nosotros mismos. El operador define la estrategia de mecanizado especificando una serie de parámetros relativos a las trayectorias de mecanizado.

¿Qué tipos de trayectorias existen?

  1. Según la profundidad a mecanizar tenemos que especificar el modo que la herramienta se acerca a nuestra pieza a mecanizar. Tenemos las siguientes opciones:
    1. Mecanizado manteniendo la altura constante. Dividimos la altura del material a eliminar y seleccionamos el número de pasadas. El objetivo es obtener un número de pasadas finito y que mantenga el espesor constante. Es el proceso que se utiliza para el desbaste
    2. Mecanizado variando la altura pero manteniendo la orientación de la herramienta fija. Esta trayectoria se realiza adaptando la altura de la herramienta a la superficie de la probeta, pero manteniendo su orientación constante. Es un mecanizado mucho más fino, por lo que se limita a las operaciones de acabado.
    3. Mecanizado variando la altura y la orientación. En este tipo de mecanizado se adapta tanto la altura como la orientación de la herramienta. El objetivo es que la herramienta siempre esté perpendicular a la superficie a mecanizar. Su precisión es muy alta y se utiliza en máquinas muy potentes para conseguir acabados de muy alta calidad.

 

  1. Según la disposición de la trayectoria debemos especificar cómo se realiza el acercamiento de la herramienta al material base.
    1. Zigzag. La herramienta recorre una trayectoria de planos paralelos entre sí, perpendiculares al material. Cada vez que se ataqca un nuevo plano obliga a realizar un cambio de sentido al zigzag. Es una estrategia recomendable para los desbastes a altura constante
    2. Espiral. La herramienta se desplaza por el contorno de la pieza y va realizando saltos concéntricos que la acercan al centro de la pieza. Recomendable para el desbastado
    3. Radial. La herramienta parte desde el punto central de la pieza y va realizando trayectorias circulares hasta el exterior de la misma. Recomendable para mecanizados en altura variable.
    4. Contorneado. La trayectoria sigue el contorno de la pieza. Recomendable para los perfilados o un contorneado
    5. Ortogonal. La herramienta se desplaza perpendicularmente en las concavidades donde el mecanizado sea complejo. Se utiliza para el perfilado.
    6. Iso-paramétrico. Las trayectorias se desplazan sobre líneas iso-paramétricas situadas sobre la superficie. Recomendable para mecanizado superficial

4¿Cuál es el siguiente paso?

Cuando ya tenemos decidida la estrategia para abordar el mecanizado, debemos elegir las trayectorias para mecanizar la pieza. Los métodos para calcular la trayectoria depende de la estrategia elegida, pero siempre tendremos unos problemas asociados que debemos considerar.

¿Qué problemas podemos tener para calcular?

Uno de los problemas más comunes es la falta de precisión, que normalmente aparece por irregularidades en la pieza. Estos problemas se pueden controlar mediante los siguientes aspectos.

  1. Distancia entre puntos sucesivos. Al trabajar con una máquina de mecanizado CNC ésta supone que toda la superficie es homogénea, pero evidentemente tiene imperfecciones y esto se traduce en erroresLa máquina se mueve de manera lineal. Si en este movimiento hubiera un surco, éste produce daño en la máquina y también afecta al acabado, debido a las vibraciones.
  1. Distancia entre pasadas. Si la distancia entre pasadas es muy grande se pueden producir valles, y si se utilizan herramientas no cilíndricas esto se ve incrementado. Por el contrario si la distancia entre pasadas es muy pequeña, esto aumentará notablemente el tiempo de mecanizado.
  2. Elección de herramienta incorrecta. Se produce cuando el radio de la herramienta es mayor que la inversa de la curvatura de la superficie. Por eso  pueden producirse mecanizados no deseados de material.
  3. Problemas por inconsistencia topológica en el objeto. Se produce cuando los objetos tienen regiones abiertas, auto-inserciones etc…
  4. Problema del compensado. En el proceso de mecanizado, la maquina CNC dirige la trayectoria de la fresa controlando únicamente el centro de ésta. El problema de determinar para cada punto de la trayectoria dónde debe encontrarse el centro de la herramienta para que ésta sea normal a la superficie es denominado problema del compensado y es tal vez el problema más importante con el que se encuentran los sistemas de fabricación.
  5. Problema de la planificación de las trayectorias. Consiste en la planificación del orden en el que deben recorrerse las trayectorias para que no se produzcan errores y para que el tiempo de mecanizado sea el menor posible.

Grupo Carman

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